TRIZ 理論中IFR 最終理想解的深度分析

文/ 程功 彭英 黃潔 李登科

引言

TRIZ是前蘇聯偉大發明家Genrich S. Altshuler（根里奇·阿奇舒勒）及團隊從數百萬份專利中總結提煉，用來解決發明級別問題的一套理論體系。TRIZ理論體系包含創新思維、創新工具、S曲線與進化法則、ARIZ算法等。1958年阿奇舒勒提出了IFR最終理想解的概念，ARIZ-61等早期版本就將IFR作為算法重要的步驟，后面所有ARIZ版本都是圍繞著定義矛盾、定義IFR和實現IFR進行的。IFR是TRIZ的核心思想，如果沒有理解IFR的理念，就沒有真正掌握TRIZ的精髓。

一、TRIZ解題流程

為了更好分析和理解IFR，有必要將TRIZ解題流程進行梳理。

（一）ARIZ流程

ARIZ發明問題解決算法是將TRIZ的諸多創新工具、創新思維等按照一定的邏輯步驟組合在一起，形成了非標準問題的高效解題流程。當然，ARIZ用來解決標準問題肯定也是可以的，只是必要性不高。ARIZ算法經過不斷發展，目前最被認可的版本是ARIZ-85C，它解題流程分為九大步驟、數十個子步驟。

ARIZ流程將在本文第四部分（四）中做進一步剖析。

（二）現代TRIZ的一般解題流程

因ARIZ流程較為復雜，它的應用需要極強的TRIZ理論基礎和豐富的實踐經驗，相關的介紹文獻和工程案例偏少，所以ARIZ并沒有得到很好的推廣。為了解決這個實際問題，一些TRIZ專家總結出了現代TRIZ的一般解題流程，該流程相對簡單易學，能夠提高TRIZ推廣應用的效率。它的流程主要分為以下步驟：問題描述、問題分析、創新求解、方案評價等。其中問題描述又包含以下步驟：技術系統名稱及功能、技術系統工作原理、主要存在的問題、問題伴隨的現象、現有解決措施及缺陷、明確要解決的問題、新技術系統的要求、技術系統IFR的定義等。

二、相關概念

（一）IFR中文含義

IFR（Ideal Final Result）的中文含義為最終理想解，也有翻譯為最終的理想結果、理想的最終解等。IFR是TRIZ理論的核心思想，所有創新的過程應都圍繞著IFR，它是創新活動的方向標和導航儀。

（二）IFR四個特征

在部分TRIZ書籍和教學中會涉及到IFR四個特征，即：保持了原系統優點、消除了原系統不足、沒有帶來新的缺陷、沒有使系統變得更復雜。

（三）IFR六步法

在部分TRIZ書籍和教學中會涉及到IFR六步法，即IFR分析的六個步驟：step1最終目的、step2 IFR定義、step3實現IFR的障礙、step4障礙的結果（原因）、step5突破障礙的條件、step6可利用的資源。

三、幾點困惑

（一）IFR定義的困惑

IFR的中文翻譯是最終理想解，那什么才是最終理想解呢？應該怎么定義才是正確的？

（二）定義IFR意義的困惑

IFR的定義對于創新課題的真正意義是什么？從現代TRIZ的一般流程中很難發現IFR定義對于整個課題的價值和意義。

（三）IFR唯一性的困惑

同一個課題，IFR的定義是唯一的還是可以有很多種？

（四）IFR四個特征的困惑

IFR四個特征與其定義的關系到底是什么？是否滿足了這四個特征就實現了IFR？

（五）IFR六步法的困惑

現代TRIZ一般流程中，在問題描述中定義了IFR后，要不要再做六步法分析呢?如果不分析，IFR定義的意義何在呢？如果分析了，是否需要在此尋求創新解呢？

四、IFR深度分析

（一）IFR的科學定義

為更好理解IFR，可以先了解阿奇舒勒關于“理想機器”的概念：常規創新的過程其實是在尋找或改進某一“機器”（即一個技術系統），它可以實現所需的功能。機器通過做功來實現功能和能量傳遞，最理想的做功是機器把能量全部輸出給作用對象，但實際過程機器本身也會消耗一部分能量。要想機器自身不消耗做功能量，只有機器體積、重量變為0，這是最極限的狀態，此時的機器被稱作“理想機器”，即“沒有機器的機器”，此狀態下的功能其實是由作用對象自我實現了，“理想機器”實現了IFR。

IFR科學定義的前提是要明確技術系統、功能需求以及作用對象。IFR可以定義為：“作用對象自我實現功能”“問題發生的區域自我解決問題”等，“不消耗任何資源實現功能”等的表述本質意思和前兩者是一樣的，但從文字表述上，IFR定義要突出“自我”的理念。例1，汽車的功能是把人從A地運送到B地，汽車的IFR是“人自我移動”，這種IFR定義就是“作用對象自我實現功能”；例2，要解決地面磨損汽車輪胎的問題，我們常規的思路是尋找某一“機器”或者“工具”來降低輪胎的磨損，那么該“機器”的IFR是“輪胎磨損區域自我降低磨損”，這種IFR定義就是“問題發生的區域自我解決問題”。這兩種IFR定義并沒有本質區別，所需的“機器”都實現了理想化：實體全無、功能俱在。

（二）IFR定義的意義

創新方案即是一個新的技術系統，創新方案的好壞可以用理想度公式進行評價：理想度=∑有用功能/（∑有害功能+∑成本），最佳的理想度是有用功能無窮大、有害功能和成本都無窮小，這種狀態其實無限接近了IFR。IFR是創新的導航儀、方向標，在解題之初就正確地定義出IFR，逼迫自己拋棄所有的資源幫助，僅靠作用對象自身去實現所需的功能。這是一種極限思考問題的方式，幫助我們無限逼近IFR，這樣創新的價值度才最高；如果不定義IFR或者定義IFR魄力不夠，不計成本、不計后果地去解決問題，其創新的價值度非常低。

（三）IFR層級和魄力

阿奇舒勒在《創新算法》等著作中提到，IFR的定義需要英雄氣概：第一，不要事前猜測IFR能否實現；第二，不要考慮如何實現IFR。

大家不太容易接受目前已經存在的技術系統IFR的定義。例3，筆者在為某家軌道交通企業做輔導時，工程師們挑選了一個鐵路軌道修復的課題，其主要問題是：鐵路軌道隨著車輛車輪的碾壓和環境的侵蝕后會出現一些凹坑的故障點，這些故障點威脅著車輛的安全行駛。他們設計出了一款軌道修復工裝，但該工裝存在修復效率低、修復質量不高等問題。他們已經確定技術系統為修復工裝、作用對象是軌道、功能是修復軌道，但他們不愿意接受“軌道自我修復”的IFR定義，原因有：第一，這種工裝已經設計出來，如果軌道自我修復，那他們的設計和研究將變得毫無意義，甚至有丟失工作的風險；第二，他們不相信軌道可以自我修復。但如果他們目前還沒有設計出該工裝，那么他們是非常愿意接受“軌道自我修復”的IFR定義。

這里就涉及到IFR層級和創新魄力的問題。同一個創新課題，不同身份的人關注的技術系統層級不一樣，而不同層級技術系統IFR的定義是不同的。

例3中，如果視野層級很窄，關注的技術系統為提高工裝效率的設備，IFR就是“修復工具自我提升效率”（以V+O+P的方式描述功能更為科學），解決當前具體問題，符合大眾常規思維，但創新顛覆性可能較弱；如果視野層級上移，關注的技術系統為修復工裝，IFR就是“軌道自我修復”，可以讓“工裝效率問題”變得不是一個問題，創新顛覆性強，但確實需要工程師具有極強的創新魄力。對汽車進行創新的探索，汽車生產廠家不太愿意接受“人自我移動”理念，他們更愿意去定義汽車子系統的IFR，比如“擋風玻璃自我清潔”“車內空氣自我升溫”等；而汽車用戶不是這么思考的，他們需要的并不是汽車本身，而是汽車所帶來的“移動”功能。

汽車和其他產品一樣，不會是“常青樹”，從技術系統進化規律的角度分析，任何技術系統都存在衰退期而被其他技術系統所替代。就汽車廠家而言，應具備“沒有汽車的汽車”的憂患意識，應具備定義IFR的創新魄力和無限逼近IFR的創新能力。創新工程師既要著眼于當前具體問題的子系統IFR，也更要有遠見和魄力放眼于大系統的IFR。

（四）IFR六步法

為了更加清晰了解IFR六步法的來源，此部分再次梳理ARIZ部分版本的解題流程。

早期版本ARIZ-61的解題流程：第一階段——分析階段、第二階段——實施階段、第三階段——綜合階段，其中第一階段包含：陳述問題、設想最終理想解、確定實現最終理想解的障礙、確定障礙的原因、確定不出現障礙的條件。ARIZ-61第一階段子步驟與現代TRIZ所涉及的IFR六步法是基本一致的。IFR六步法中其實包含了技術矛盾的概念，努力解決技術矛盾，從而實現IFR。

ARIZ-71中,重點引入了較為完整的40個發明原理來解決技術矛盾，從而實現IFR。

ARIZ-85C流程：分析現有問題、分析問題模型、定義IFR和物理矛盾、調用物場資源、運用知識庫、變換或替換問題、分析消除物理矛盾的解決方案、運用已得到的方案、分析解決問題的整個流程。該版本中的第三步中，將IFR的定義按遞進的方式分為了三個層級：不限制條件地應用資源、僅用現有資源、僅在操作時間和操作區域應用資源。ARIZ-85C創新工具包含了標準解、物理矛盾、小人法、資源分析法、效應庫等，該流程步驟起到了較好的心理引導，逐漸打開人的思維，從而更加高效地解決創新問題。

從ARIZ的發展歷程可以看出，所謂的IFR分析六步法就是早期ARIZ流程中的一個環節，那個階段IFR的實現過程并沒有很好的創新工具進行支撐。所以在現代TRIZ中如果僅僅把IFR六步法作為與技術矛盾、物場模型等并列的解題工具之一，顯然是不科學的。

（五）IFR四個特征

IFR四個特征在ARIZ-85C等版本中有所涉及，該四個特征是實現IFR的必要條件而非充分條件，所以IFR的定義與其四個特征不是同一概念。

五、總結

IFR的理念大于形式和流程，不論是經典TRIZ還是現代TRIZ，IFR思想都應該貫穿于整個解題始終，問題描述、問題分析、創新求解、方案評價等各個環節都應該融入IFR理念。創新的思維心理要更加具有英雄氣概，在創新的語言習慣上，把“用少量的資源解決問題”“用最少的資源解決問題”等改為“作用對象自我實現功能”“問題發生的區域自我解決問題”“不消耗任何資源實現功能”等。

實際工程問題較為復雜和多樣化，現代TRIZ一般解題流程中融入了大量的分析工具，分析后會得到多個要解決的問題方向，有些是并聯的、有些是串聯的，所以這個過程中不應盲目追求形式而錯誤地定義一個IFR，而應該在問題描述后有整個課題的IFR，問題分析后有每個問題分支的IFR，創新求解過程針對每個分支的IFR進行思考和求解；資源分析、物場分析等工具求解過程也應該有IFR理念：最好物質資源就是沒有重量、沒有體積，如真空的、多孔的等；而方案評價也可以參照理想度公式加上專業參數進行綜合打分篩選。